專題《混凝土外加劑技術(shù)》

聚羧酸系減水劑與高性能混凝土李崇智－68322505(O)

北京建筑工程學(xué)院土木與交通學(xué)院，100044SchoolofCivilandTrafficEngineering,BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture.1000442021.01.14專題3?混凝土外加劑技術(shù)?主要內(nèi)容3.1聚羧酸系減水劑對混凝土性能的影響3.2高性能混凝土的工程應(yīng)用3.3混凝土材料的可持續(xù)開展問題3.4聚羧酸系減水劑的生產(chǎn)應(yīng)用3.1摻聚羧酸系減水劑的高性能混凝土與萘系減水劑比照：聚羧酸系減水劑與水泥材料具有更好的相容性，具有高得多的減水率和控制混凝土坍落度損失功能聚羧酸系減水劑是公認(rèn)的配制高性能混凝土不可或缺的一種重要材料。聚羧酸系減水劑的開展速度驚人，已經(jīng)是外加劑乃至整個混凝土行業(yè)開展的一個亮點(diǎn)清水混凝土、鋼管混凝土

－－國家體育場“鳥巢〞工程水下不分散混凝土〔NDC〕摻聚羧酸系減水劑高性能混凝土的特點(diǎn)：1、混凝土和易性優(yōu)良，不離析、不泌水，混凝土外觀顏色均一。容易實現(xiàn)自流平自密實的混凝土。2、坍落度經(jīng)時損失小，預(yù)拌混凝土坍落度損失率1h小于5%，2h小于10%；3、增強(qiáng)效果顯著，3d混凝土抗壓強(qiáng)度提高50～110％，28d抗壓強(qiáng)度提高40～80％，90d抗壓強(qiáng)度提高30～60％。用于配制高標(biāo)號混凝土?xí)r，混凝土粘聚性好且易于攪拌；4、含氣量適中，低收縮，可明顯降低混凝土收縮，抗凍融能力和抗碳化能力明顯優(yōu)于普通混凝土；顯著提高混凝土體積穩(wěn)定性和長期耐久性；5、大量使用礦物摻合料，降低水泥早期水化熱，有利于大體積混凝土和夏季施工；6、混凝土環(huán)保節(jié)能，大大降低混凝土堿含量，可有效地防止混凝土堿骨料反響，成就綠色化高性能混凝土。3.2高性能混凝土的工程應(yīng)用客運(yùn)專線以及連接線水利水電工程港口建設(shè)工程重點(diǎn)建筑工程高速公路的道橋、涵洞石化工程城市的市政建設(shè)工程1.客運(yùn)專線應(yīng)用高性能混凝土技術(shù)

－－“四縱四橫〞高速鐵路四縱：京哈客運(yùn)專線〔1860公里〕京滬高速鐵路〔1300公里〕京廣客運(yùn)專線〔2230公里〕上海－寧波－深圳快速鐵路〔1700公里〕四橫青島－太原客運(yùn)專線〔770公里〕徐州－鄭州－蘭州客運(yùn)專線〔1400公里〕成都－重慶－武漢－南京快速鐵路〔1900公里〕浙贛客運(yùn)專線〔880公里〕2.水利水電工程南水北調(diào)西電東送西南地區(qū)水電站建設(shè)水電站建設(shè)三峽水利樞紐工程，水庫總庫容393億m3，總裝機(jī)1820萬kW溪洛度水利工程，1200萬kW(四川〕小灣420萬kW(云南〕糯扎渡550萬kW(云南〕向家壩600萬kW(云南〕瀑布溝330萬kW(四川〕錦屏一級330萬kW(四川〕龍灘402萬kW(廣西〕3.港口建設(shè)工程海港〔天津、唐山環(huán)渤海灣地區(qū)、山東沿海地區(qū)〕空港〔大城市的新機(jī)場建設(shè)〕4.高速公路的道橋、涵洞杭州灣大橋東海大橋青島海灣大橋東營黃河公路大橋5.國家重點(diǎn)工程國家大劇院奧運(yùn)場館〔國家游泳中心、國家體育場〕中央電視臺新址地鐵城鐵國家游泳中心是2021年北京奧運(yùn)會標(biāo)志性建筑物之一。國家游泳中心國家游泳中心工程地上二層軸線3~7/M~U范圍處的八根大梁2KL5〔1B〕設(shè)置為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁，截面尺寸1500mm〔寬〕×3500mm〔高〕，總長36.8m，跨度為34m。預(yù)應(yīng)力大梁混凝土強(qiáng)度等級為C40，與之相交的梁板混凝土強(qiáng)度等級為C30，兩邊支撐的圓柱混凝土強(qiáng)度等級為C50。東營黃河大橋工程3.3混凝土材料可持續(xù)開展問題1不同工程對混凝土的要求2混凝土材料可持續(xù)開展的問題3解決材料問題的技術(shù)措施1不同工程混凝土要求建筑工程混凝土：首先考慮的是混凝土工作性，解決混凝土運(yùn)輸和泵送施工問題，只需要滿足混凝土強(qiáng)度要求，外觀效果而采用最少水泥用量和最經(jīng)濟(jì)實用的混凝土配合比，對耐久性要求較低；水利、鐵路與道路工程混凝土：對原材料選擇、使用環(huán)境、施工環(huán)境、混凝土配合比、耐久性指標(biāo)都有嚴(yán)格要求。海洋混凝土：配合比主要考慮防腐蝕殘酷環(huán)境下應(yīng)用，抗氯鹽腐蝕、硫酸鹽腐蝕、碳酸鹽腐蝕、堿骨料反響、2混凝土材料的可持續(xù)開展問題〔a〕最大綜的工程材料奉獻(xiàn)巨大〔b〕鈣質(zhì)材料的礦產(chǎn)資源問題〔c〕節(jié)能環(huán)保,礦物摻和料替代水泥問題〔d〕人造骨料替代天然砂石的問題〔e〕混凝土組成材料之間的不和諧〔f〕原材料問題的后果〔a〕最大綜的工程材料奉獻(xiàn)巨大1824年水泥創(chuàng)造至今100多年，水泥混凝土用于各個領(lǐng)域。水泥混凝土全世界20億噸/年；28~30億m3/年中國大陸7.5億噸/年；15億m3/年〔商混2.0億m3/年〕資源消耗導(dǎo)致聚羧酸系減水劑的建筑工程應(yīng)用直接面臨新問題。〔b〕鈣質(zhì)材料的礦產(chǎn)資源問題我國石灰石礦資源約500億噸，可采量50％，夠水泥工業(yè)的生產(chǎn)使用40~50年；混凝土使用石灰石骨料；其它使用優(yōu)質(zhì)石灰石粉。我國石灰石資源僅夠水泥混凝土工業(yè)使用30~40年左右?！瞔〕節(jié)能環(huán)保,替代水泥問題水泥工業(yè)資源消耗、能源消耗；伴隨環(huán)境污染：排放CO27億噸/年，排放大量的有害氣體SO2、NOx；排放大量粉塵，每年約有2%~3%的水泥產(chǎn)量，以每年5億噸計算，每年排放粉塵15000噸。噪音污染；水污染，含鉻廢水排放。水泥工業(yè)原料礦產(chǎn)資源與品質(zhì)出現(xiàn)質(zhì)量波動，導(dǎo)致水泥組成與性能變化；大量使用工業(yè)廢料取代水泥，而礦物摻合料的組成與性能不穩(wěn)定，早期強(qiáng)度低，結(jié)果摻助磨劑增加細(xì)度和早強(qiáng)；〔d〕人造骨料替代天然砂石的問題河砂、山砂資源面臨枯竭使用人工砂石料人造陶粒建筑垃圾再生骨料利用廢棄資源加工混凝土骨料

據(jù)推算，全國現(xiàn)有尾礦的總量為100億噸以上。用尾礦砂生產(chǎn)建筑砂尾礦骨料建筑工程我們應(yīng)該重視骨料的品質(zhì)〔e〕混凝土組成材料之間的不和諧混凝土組成材料發(fā)生根本變化：實際原材料的組成與性能隨環(huán)境氣候條件可能發(fā)生變化，高溫季節(jié)混凝土坍落度損失加快水泥質(zhì)量不穩(wěn)定摻合料品種與礦物組成變化砂石料的與含泥量改變?nèi)斯ど笆螤钆c礦物成分影響混凝土的工作性、耐久性、強(qiáng)度?！瞗〕原材料問題的后果〔1〕混凝土泵送施工困難，堵管、斷樁混凝土泌漿，骨料下沉；混凝土包裹性差，漿料下沉，粘罐、扒底或板結(jié)；塌落度損失快，混凝土粘聚性差，發(fā)散發(fā)干〔2〕混凝土強(qiáng)度缺乏〔3〕硬化混凝土外觀與耐久性問題裂縫多，蜂窩麻面，耐久性指標(biāo)不夠3解決問題的技術(shù)措施關(guān)鍵技術(shù)：聚羧酸系高性能減水劑應(yīng)用技術(shù)礦物超細(xì)粉技術(shù)現(xiàn)代混凝土特點(diǎn)：

高流動性、高強(qiáng)度、高耐久性及特種功能(a)聚羧酸系減水劑的生產(chǎn)應(yīng)用2001年聚羧酸外加劑產(chǎn)品首先應(yīng)用于上海磁懸浮工程市場開展從過去的重大工程重點(diǎn)部位的應(yīng)用向一般重大工程、普通工程應(yīng)用由高強(qiáng)度等級、特殊功能混凝土逐步向普通混凝土中應(yīng)用開展目前國家重大、重點(diǎn)工程，尤其水利水電、海工、鐵路橋梁、軌道交通等工程廣泛使用。鐵路工程應(yīng)用聚羧酸系減水劑產(chǎn)品性能〔液體，固含量22～60%〕Na2SO4≤0.5%，減水率30～40%〔摻量0.8～1.0%〕自2006年起生產(chǎn)聚羧酸外加劑的企業(yè)數(shù)量從10家左右開展到目前的100多家，市場規(guī)模不斷擴(kuò)大，通過鐵道部認(rèn)證的企業(yè)近50家。國內(nèi)產(chǎn)品根本上屬于第一代、第二代產(chǎn)品，性能與進(jìn)口產(chǎn)品相比，突出問題是混凝土坍落度損失較大。大局部國內(nèi)企業(yè)技術(shù)相對落后，對國內(nèi)復(fù)雜的原材料缺乏有效的調(diào)節(jié)手段，母液性能較差，國外第三代產(chǎn)品成為復(fù)配改性的救命稻草。聚羧酸系減水劑是開展方向粉劑萘系減水劑市場售價5500～6000元與國產(chǎn)固含量20％聚羧酸系減水劑價格相當(dāng)，但摻聚羧酸系減水劑混凝土高性能化，顯著降低混凝土實際本錢。10％聚羧酸系減水劑的一般售價2600～2800元，摻量1.5～2.5％，摻量價格與目前35～40％萘系泵送劑2500～2800元相當(dāng)，但混凝土強(qiáng)度高，性價比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于萘系減水劑，還可以大量摻入粉煤灰，降低本錢。聚羧酸系高性能減水劑：產(chǎn)品綠色環(huán)保，甲醛含量低于1ppm，為環(huán)境友好型產(chǎn)品；低摻量、高減水率，高保塑，高增強(qiáng)，適應(yīng)性好，有利于混凝土